双车道公路弯道行车轨迹特性研究图文精.docx
- 文档编号:25043475
- 上传时间:2023-06-04
- 格式:DOCX
- 页数:18
- 大小:44.76KB
双车道公路弯道行车轨迹特性研究图文精.docx
《双车道公路弯道行车轨迹特性研究图文精.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《双车道公路弯道行车轨迹特性研究图文精.docx(18页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
双车道公路弯道行车轨迹特性研究图文精
第28卷第3期公路交通科技V01.28No.32011年3月JournalofHighwayandTransportationResearchandDevelopmentMar.2011
文章编号:
1002-02681201103-0113一05
双车道公路弯道行车轨迹特性研究
林雨1,牛建峰2,徐颖1
(1.安徽理工大学土木建筑学院。
安徽淮南232001;2.同济大学交通运输工程学院,上海201804
摘要:
采用VTR摄像机记录车辆通过观测断面处的侧向位置,应用Virtualdub视频分析软件判读车辆外侧前轮至道路中心线的距离。
选取典型双车道公路上8处曲线为试验段。
根据试验数据的统计分析结果,得到以下主要研究结论:
车辆在进入曲线段时.行驶轨迹存在着朝曲线内侧偏移的运动趋势;在出曲线段时,车辆行驶轨迹趋向朝曲线外侧偏移;平曲线半径大小对车辆行驶轨迹特性有显著的影响。
平曲线半径越大,行车轨迹侧向偏移量越小,反之则越大;总体上看。
平曲线转角变化越缓和,曲率变化率越小,行车轨迹侧向偏移量越小,曲率变化率与曲线段的行车轨迹最大侧向偏移量呈显著的线性正相关关系。
关键词:
交通工程;车辆行驶轨迹:
双车道公路;几何设计;平面线形
中图分类号:
U49l文献标识码:
A
StudyonCharacteristicsofVehiclePathinCurvesonTwo—laneHighways
LINYul,NIUJianfen92,XUYin91
(1.SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,AnhuiUmversityofScience&Technology,HuainanAnhui232001,China;2.Schoolof
Transportation
Engineering。
Ton西iUniversity,Shanghai201804,China
Abstract:
ThelateralpositionswhilevehiclespassingexperimentMobservationsectionswererecordedbyusingvideotaperecorder(VTRcameras,thedistancefromoutsidefrontwheelofvehiclestocenterlineofhighwaywasidentifiedbyapplyingvideoprocesssoftwareVirtualDub.Accordingtostatisticalanalsisresultsofexperimentaldatacollectedineightcurvesontypicaltwo—lanehighway,itisconcludedthat(1thepathhasatendencytoshiftinwardthecurves酗vehiclesenteringthecurvesandtendtoshiftoutwardthecurvesasvehiclesexitingthecurves;(2theradiusofhorizontalcurvehassignificantimpactonthecharacteristicofvehiclepath,thelargertheradiusofcurveis,thesmallerthelateraldisplacementofvehiclepath,
whereasthegreateritwouldbe;(3generally,themoresmooththedeflectionangleofhorizontal
curves,
thesmallerthecurvaturechangerate(CCRis,thesmallerthelateraldisplacementofvehiclepathis,andCCRhassignificantlylinearpositiverelationshipwiththemaximumlateraldisplacementofvehiclepathinCUrye8.
Keywords:
trafficengineering;vehiclepath;two—lanehishway;geometricdesign;horizontalalignment
0引言
现行以汽车行驶理论为基础的道路路线设计方法,仅仅保障了汽车在运动学方面的最小安全性要求,而未能充分考虑到实际的驾驶行为需求。
该方法假设车辆的行驶状态是一种理想状态,即:
没有任何的外界干扰,严格地按照行车道中心线行驶,该假设必将导致按照现行规范货导设计的道路几何
收稿II期:
2010-03—25
麓金项}I:
住lj!
}和城乡建设酃科学技术项Ij(2010一K5—8;安徽竹高校省级n然科学研究承点项II.
作者简介:
林阿(1974一.男.熙尼?
I:
tE木斯人。
硎教授,:
l:
学博士。
研究A向为进路交通安令I:
程.进路几何设计理论‘J办法(ylin@trust.edtr∞
万方数据
114公路交通科技第28卷
线形,在承载实际的驾驶行为时产生功能上的偏差。
通常情况下…,驾驶员行驶在与其所期望的行驶轨迹一致的路段时所犯的错误较少,但是当道路几何线形与驾驶员的期望不一致时,驾驶员可能仍然会无意识地按照所期望的行驶轨迹行驶,在这样的路段附近所犯的错误就较多,特别在超速行驶时,驾驶员反应时间有限,所犯的错误就会更多。
车辆行驶轨迹和车速一样拉J,是道路交通系统作用于车辆行驶状态上的重要表现形式,也是道路线形安全性和舒适性评价的莺要指标之一。
在众多的影响因素中。
道路线形对曲线段的车辆行驶轨迹特性有显著的影响旧。
J。
相关研究表明:
双车道公路曲线段的事故率与不良行车轨迹类型出现的频率有关旧.9J。
因此,调查车辆在弯道处的行驶轨迹特性,分析车辆实际行驶轨迹与道路设计行车道中心线的偏差,可作用道路线形设计质量评价的有效手段之一。
1行车轨迹侧向偏移量
采用行车轨迹侧向偏移量作为表征车辆行驶轨迹特性的指标(见图1。
行车轨迹侧向偏移量定义为:
某一时刻车辆的实际行驶轨迹与预期行驶轨迹的侧向偏差,其物理模型见式(1。
D(t=I尺’(茗,Y,t一R(x,Y,fl,(1式中,D(t为某一时刻行车轨迹侧向偏移量;R。
(石,Y,t为某一时刻预期行驶轨迹(行车道中心线;R(茁,Y,t为某一时刻车辆实际行驶轨迹;t为时刻或桩号。
——卜蹦tH--'-
图1行车轨迹侧向偏移量示意图
№1Schematicdiagramoflateraldisplacementofvehiclep毗h
.
2试验数据采集
2.1行车轨迹观测试验方法
在观测断面处,以道路中心线为起线,每隔25em用彩色油漆在路面上施划刻度线(见图2。
采用V1[.R摄像机记录车辆通过观测断面处的侧向位置。
然后应用视频分析软件VirtualdubV1.9.1人工判读车辆外侧前轮至道路中心线的距离¨o。
’21。
图2行车轨迹观测试验方法
Fig.2Experimentalmethodforvehicle
pa恤observation
2.2试验段的选取
选取安徽省境内某典型的双车道公路上的8处曲线作为试验段(技术指标见表1。
该公路设计速度60km/h,路面状况良好,车辆基本上处于自由流行驶状态,具有良好的行车轨迹试验观测条件。
8处试验段中最大平曲线半径750In,最小平曲线半径160m,其中2处位于丘陵区的曲线段,平曲线半径小于设计速度为60km/h的一般最小半径(250m设计标准。
表l试验段技术指标表
Tab.1Geometriccharacteristicsofexperimentalcurves编哮交点桩号转角/转向R/mLsl/mL《/mL/m超商/%
参数说明:
R为蚓曲线半径;Lsl为前缓和曲线长;k为后缓和曲线长;L为平曲线总长
2.3试验方案设计
行车轨迹试验观测采用断面法,沿桩号上行方向观测右幅车道内的车辆行驶轨迹,整个曲线段共设7处观测断面(见图3,以小客车为观测代表车型,人工判读最小样本量为65辆。
考虑到车辆行驶时车身总是存在着一定的横向摆动¨2。
1引,故在A点处(直线段上布置一个观测断面,用以确定车辆进入曲线前的初始侧向位置,并作为其他断面处的行车轨迹侧向偏移量估测的依据。
试验现场照片见图4。
万方数据
第3期林雨,等:
双车道公路弯道行车轨迹特性研究115
图3试验观测断面布置图
Fig.3Distributionofexperimentalobservationsea,OilS
图4试验现场照片
Fig.4Experimentpictures
各观测断面处的行车轨迹侧向偏移量的估测方法如图5所示…1。
道路中心线一
图5行车轨迹侧向偏移量估测方法
Fig.5Estimationmethodoflateraldisplacementofvehiclepam
图中,£。
赫一厶。
分别为A点、ZH点、删点、QZ点、Mtl点、彪点及8点断面处,车辆外侧前轮至道路中心线的距离第85百分位值。
则各断面处的行车轨迹侧向偏移基可按下式计算。
Di=L如一L185(i=l,2,…,7,(2式中,见为各观测断面的行车轨迹侧向偏移量;L“为各观测断面车辆外侧前轮距道路中心线的距离第85百分位值。
3试验数据分析
应用SPSS软件对各曲线的试验数据进行统计分析。
因篇幅所限,这里以半径R=160m处的试验数据统计分析为例(结果见表2,表列数据为各观测断面处车辆外侧前轮至道路中心线距离的统计分析结果,按式(2计算得到各观测断面处的行车轨迹侧向偏移量。
表2试验数据统计分析结果I单位:
cinTab.2Statisticalresultofexperimentaldata(unit:
锄
按照卜述试验数据分析方法。
计算得到其他试验段各观测断lfii处的行车轨迹侧向偏移慝,绘制曲线段车辆行驶轨迹运动趋辨图(见I譬I6。
根据试验数据分析结果,提取曲线段的行车轨迹最大侧向偏移段,采用曲率变化率(按式(3计算来表达
平曲线的弯曲程度,回归分析曲率变化率与行车轨万方数据
116
公路交通科技第28卷
迹最大侧向偏移量的相关关系(见图7。
CCR=
△‰/(2R+k/R+k/(2尺]×i180
£
一
L
’
(3
式中,CCR为曲率变化率;△为平曲线转角;L。
。
k分别为前、后缓和曲线的长度;L。
为圆曲线的长
度;L为平曲线的总长度;R为圆曲线半径。
403020
量10
删
潍0蓬.星.10
毯
.20
.30-40
60
40
暑
20
皇
嘲
姜。
胄
暮.20
.40
-60
;爿擒《挲:
一
£\∑万
V
(a右转曲线
+R=320m-.・R=480m
^
.聂l融.一点z一点
∥∥芩:
沁£1腻
£■
.∥‘,苏N
:
一嵫‘砌嘶向◆
《b左转曲线
圈6
曲线段车辆行驶轨迹运动趋势图
Fig.6
MovementtrendofvehidepathincurV鹤
根据试验数据分析结果得到以下主要研究结论:
(1从试验样本的偏度和峰度来看,绝大多数试验数据近似呈正态分布。
由样本的标准差、最小值及最大值可见,试验数据表现出较大的离散性,反应了不同个体的驾驶员在行车轨迹决策行为上的差异。
(2车辆的行驶轨迹是一条连续复杂的曲线。
车辆在进入曲线段时,行驶轨迹存在着朝曲线内侧偏移的运动趋势;在出曲线段时,车辆行驶轨迹趋向朝曲线外侧偏移
(3平曲线半径大小对曲线段行车轨迹特性有着显著的影响,曲线半径越大,行车轨迹侧向偏移量越小,反之越大。
该结论表明:
在较大半径的曲线段行驶,大部分司机都会具有良好的车道保持能
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
曲率变化率(CCR(a朝曲线内侧偏
O0.050.10.15
0.2
O.25O.3
曲率变化率(CCR(b朝曲线外侧偏
图7
曲率变化率与行车轨迹最大偏移量相关关系
Fig.7
CorrelationsbetweenCCRandiBm
lateraldisplacementofvehicle
pa出
力。
而沿着行车道中心线行驶;而在较小半径的曲线上,驾驶员通常会选择沿着曲线的割线方向行驶。
(4总体上看,平曲线转角变化越缓和,曲率
变化率越小,行车轨迹的侧向偏移量越小。
曲线段的行车轨迹最大侧向偏移量与曲率变化率呈显著的线性正相关关系。
4结语
现代道路主要是供汽车行驶服务的.道路线形设计的质量无不体现出与汽车行驶轨迹尽可能地吻合这一特性。
因此,开展道路几何线形对车辆行驶轨迹特性的作用规律研究,反过来再应用研究成果
指导优化道路线形的设计,诱导驾驶员按照预期的
行驶轨迹线安全行驶,应该成为道路线形安全设计研究的有效途径。
本文研究是对“以人为本,安全至上”的道路路线设计新理念的继承和发展,同时
也是对道路线形设计质量评价指标体系的补充和
完善。
行车轨迹侧向偏移量安全阈值的取值标准,可根据大样本的不同设计技术指标的曲线段的行车轨
m
”∞帖∞"筋加b
m
万方数据
第3期
林雨,等:
双车道公路弯道行车轨迹特性研究
117
迹观测,结合道路交通事故统计资料来加以标定,还有待于进一步扦展研究工作。
参考文献:
References:
郑安文,郭健忠.重视道路因素对道路交通安全的影响作用[J].武汉科技大学学报:
自然科学版,
2002。
25(1:
31—34.
ZHENGAnwen,GUO
Jianzhong.
Effectsof
Road
Conditions
on
TrafficSafety
Should
Be
TakenSeriously
[J].Journal
of
Wuhan
University
of
Science
and
Technology:
Natural
Science
Edition。
2002。
25
(1:
31—34.
杨轸,潘晓东,方守恩,等.基于道路特征信息变化率的公路线形质鲢评价[J].公路交通科技。
2006。
23(10:
1—4.
YANG
Zhen。
PAN
Xiaodong,FANG
Shouen。
et
a1.Highway
Alignment
Evaluation
Based
on
Road
CharacteristicInformation
Variation[J].Journal
of
Highwayand
TransportationResearchandDevelopment。
2006,23(10:
l一4.
高振海,管欣.郭孔辉.驾驶员轨迹决策行为影响因素的仿真研究[J].公路交通科技。
2000。
17(6:
73—75.
GAOZhenhai,GUANXin,GUOKonghui.SimulationoftheInfluenceFactors
on
DriverCourseDecisionBehavior
[J].JournalofHighway
and
Transportation
Research
and
Development,2000.17(6:
73—75.
杨轸,潘晓东.考虑汽车动态响应的人一车一路闭环仿真模理[J].同济大学学报:
自然科学版。
2006,
34(11:
1479—1483.
YANGZhen,PANXiaodong.LoopSimulation
ModelofDriver・・vehicle・-roadSystem
ConsideringVehicleDynaulic
Response[J】.Journal
of
TongjiUniversity:
Natural
ScieneeEdition,2006.34(11:
1479—1483.
HASS'ANMI.GPS・GIS・basedProcedurefor
TrackingVehiclePathon
Horizontal
Alignments[j].Computer-
AidedCivil
andInfrastructureEngineering。
2006。
21:
383—394.
PERCOP,CRISMANB.InfluenceofSpiral
Length
on
PathofVehicleEnteringa
Curve[C]//Proceedings
of
83rd
Annual
Meetingof
Transportation
Research
Beard.
[7]
[8]
[9]
[10][12]
[13]
[14]
Washington,D.C.:
Transportation
Research
Board,
2004:
1—21.
徐进.用于道路几何线形质域评价的仿真模剖和动力学指标[J】.公路交通科技,2007.24(11:
114一
119.XU
Jin.EstimateIndexofHighwayAlignmentDesign
Quality
Basedon
Road—vehicleSimulation
System[J].
Journal
of
Highwayand
Transportation
Research
and
Development,2007,24(11:
114一119.
SPACEKP.TrackBehaviorandAccidentOccurrenceinCurves
on
Two-laneHighways
inRural
Areas[c]//2nd
InternationalSymposiumon
HighwayGeometric
Design.
Mainz。
Germany:
Transportation
Research
Board。
2000:
288—298.
SPACEKP.Track
BehaviorinCurveAreas:
Attempt
at
Typology[J].Journal
of
Transportation
Engineering,
2005,131(9:
669—676.
董泽龙,杨轸,潘晓东.驾驶仿真模型实验验证及参数初步标定[J].上海公路,2006(1:
5l一54.
DONG
Zelong。
YANG
Zhen。
PAN
Xiaodong.Experimental
Identification
and
Parameter
Preliminary
CalibrationforDrivingSimulationModel[J].Shanghai
Highways.2006(1:
51—54.
林雨,方守恩.基于视频技术的地点车速测定新方法[J].中国安全科学学报,2007。
17(2:
173—176.
LINYu.FANG
Shouen.AMewMethodfor
Spot
Speed・measuring
Basedon
Video
Technique[J].China
Safety
Science
Journal,2007,17(2:
173—176.
杨轸.行车动力学仿真模型研究[D].上海:
同济大学,2004.
YANG
Zhen.Research
on
DrivingDynamic
Simulation
Model[D].Shanghai:
Tongji
University.2004.
GARCIAA.DIAZME.AutomaticData
Extractionof
Vehicle
Trajectory
by
Digital
ImageProcessing
for
Analyzing
Behaviour・experimental
Results[c]//2nd
International
Symposium
on
HighwayGeometric
Design.
Mains.Germany:
Transportation
Research
Board。
2000:
632—640.
林雨.双车道公路弯道行车轨迹特性研究[D].上海:
同济大学,2009.
LINYu.Study
on
Driving
TrackCharacteristicsinCurves
on
Two-laneHighways[D].Shanghai:
Tongii
University,
20【9.
1J1J
1J
1J
1J
1J
l23456【rrL万方数据
双车道公路弯道行车轨迹特性研究作者:
作者单位:
刊名:
英文刊名:
年,卷(期:
林雨,牛建峰,徐颖,LINYu,NIUJianfeng,XUYing林雨,徐颖,LINYu,XUYing(安徽理工大学土木建筑学院,安徽淮南,232001,牛建峰,NIUJianfeng(同济大学交通运输工程学院,上海,201804公路交通科技JOURNALOFHIGHWAYANDTRANSPORTATIONRESEARCHANDDEVELOPMENT2011,28(3参考文献(14条1.林雨双车道公路弯道行车轨迹特性研究20092.GARCIAA;DIAZMEAutomaticDataExtractionofVehicleTrajectorybyDigitalImageProcessingforAnalyzingBehaviour-experimentalResults20003.杨轸行车动力学仿真模型研究20044.林雨;方守恩基于视频技术的地点车速测定新方法[期刊论文]-中国安全科学学报2007(025.董泽龙;杨轸;潘晓东驾驶仿真模型实验验证及参数初步标定[期刊论文]-上海公路2006(016.SPACEKPTrackBehaviorinCurveAreas;AttemptatTypology[外文期刊]2005(097.SPACEKPTrackBehaviorandAccidentOccurrenceinCurvesonTwo-laneHighwaysinRuralAreas20008.徐进用于道路几何线形质量评价的仿真模型和动力学指标[期刊论文]-公路交通科技2007(119.PERCOP;CRISMANBInflu
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 车道 公路 弯道 行车 轨迹 特性 研究 图文